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ESTABILIDAD DE TALUDES-

FALLASE CIRCULARESMETODO SUECO. –

INTEGRANTES: BRAULIO ARAYA DIEGO LARA MARTIN GUERRERO ERNESTO PRADINES

Introducción En el presente estudio se desarrolla los tipos de fallas que podemos encontrar en un talud las más conocidas como son las fallas planares, de cuña y circulares. En esta última profundizaremos más. Esta refiere que la gravedad juega un factor en su estabilidad ya que la fuerza de gravedad empuja a la masa del suelo que induce este deslizamiento produciendo en su superficie un tipo de falla circular. Por otro lado existen distintos tipos de autos o doctores entre ellos Fellenius, Gilboy, Taylor y muchos más pero en este caso denotaremos un método sueco del autor Casagrande. Que propone un centro en O, Radio y la masa de suelo del talud delimita la circunferencia de movilización rotatoria respecto al punto O. Daremos un problema resuelto con datos reales dividiendo el área y su centro de gravedad por cuatro segmentos.,

Talud A una superficie de terreno inclinado se le llama talud, pueden ser producto de cortes o terraplenes para diferentes obras, como pueden ser, presas de tierra, vías terrestres, plataformas industriales, puertos, etc.; también pueden tener un origen natural, y en este caso se les conoce como laderas. En los taludes por ser inclinados, la fuerza de gravedad juega un factor importante en su estabilidad, porque existe una componente sobre la masa del suelo que induce a que éste se deslice sobre una superficie de falla cuando se supera la resistencia al corte. Existen diferentes tipos de fallas en los taludes.

Tipo de falla en Talud Los tipos de fallas en taludes son muy variados, en laderas se encuentran: fallas por deslizamiento superficial, que se deben a fenómenos cerca de la superficie por la falta de presión normal confinante con desplazamientos muy lentos semejantes a un flujo viscoso; fallas por erosión provocadas por agentes erosivos como lo son el viento y el agua; Fallas por licuación cuando la presencia de agua y un movimiento vibratorio reducen la resistencia al esfuerzo cortante del suelo, prácticamente a cero. Sin embargo una de las fallas más preocupantes en los diferentes tipos de taludes es la falla por movimiento del cuerpo del talud o deslizamiento de tierras, dividiéndose en: fallas por rotación y fallas por traslación, las primeras se suceden a través de una superficie de falla curva y la segundas a través de un plano débil ligeramente inclinado en el cuerpo del talud o en la cimentación. Las fallas de talud de deslizamiento de tierras por rotación se consideran prácticamente circularmente cilíndrica y se pueden clasificar como: falla de pie de talud, falla superficial y falla de base o profunda.

Método de análisis Los métodos de cálculo para el análisis de estabilidad de taludes pueden clasificarse en dos grupos: métodos de equilibrio límite y métodos de análisis límite.

Métodos de análisis límite: presenta cierto grado de complejidad ya que necesita de la aplicación del método de elementos finitos, pero permite el cálculo de deformaciones así como el de esfuerzos, tomando en cuenta la ley de comportamiento del material.

Métodos de equilibrio límite: se evalúa el talud en su estado de falla, basándose en las consideraciones de equilibrio límite. El talud se desliza a lo largo de una superficie de falla, en donde se moviliza toda la resistencia al corte del material.

Métodos exactos: Son aquellos en los que el equilibrio estático proporciona una solución exacta del problema, con la salvedad de las simplifaciones propias de los métodos de equilibrio límite, que es la ausencia de evaluación de deformaciones, factor de seguridad constante en toda la superficie potencial de deslizamiento. Esta situación sólo es posible para taludes con geometrías sencillas, tales como taludes infinitos o cuñas.

Métodos no exactos: En la mayor parte de los casos, la geometría de la potencial superficie de deslizamiento no permite obtener una solución exacta del problema mediante la única aplicación de las ecuaciones de la estática. El problema es hiperestático y se deben introducir consideraciones adicionales o hipótesis previas para obtener su solución.

Los métodos aproximados efectúan algunas hipótesis que permiten eliminar las incógnitas que faltan (métodos de Fellenius, Bishop simplificado, Janbu, etc.)

Los métodos precisos plantean hipótesis con respecto a los esfuerzos tangenciales y normales en las caras de las dovelas siguiendo una ley general (métodos de Morgenstern-Price, Spencer, Bishop riguroso, etc.)

Métodos de equilibrio global se aplican en suelos homogéneos en los cuales las potenciales superficies de deslizamiento presentan secciones transversales circulares. El análisis se efectúa en tensiones totales, por lo que se adaptan Particularmente bien para condiciones no drenadas. El análisis es iterativo y consiste en seleccionar entre varios círculos potenciales de deslizamiento aquél que presente el mínimo valor de factor de seguridad.

TIPO DE METODO: Método Sueco – Casagrande Este método recibe su nombre por los primeros estudios que hizo el Ingeniero Sueco Petterson sobre los análisis de estabilidad de taludes en los deslizamientos al suroeste de Suecia, en el cual se considera que la superficie de falla es de tipo cilíndrica, aplicado a suelos de tipo puramente cohesivo Suelos puramente cohesivos 

C ≠ 0 y ϕ = 0° Por lo que la formula de resistencia al esfuerzo cortante queda: S = c + σ tan

S=C

Se considera un arco de circunferencia con centro en O y de radio R, como la superficie hipotética de falla, la masa de suelo del talud delimitada por esta circunferencia se moviliza rotando con respecto al punto O.



El momento actuante con respecto al origen de la circunferencia, es el producto del peso de la masa de suelo del talud delimitada por el segmento de circunferencia, multiplicado por la distancia entre su centro de gravedad y la vertical del origen del círculo.

También contribuyen en el momento actuante, todas las estructuras que se encuentre sobre el talud en el área de influencia de la masa de suelo delimitada, por lo que la formula queda:

El momento resistente con respecto al origen de la circunferencia, es el producto de las fuerzas que se oponen al deslizamiento de la masa de suelo y que en este caso son los efectos de la cohesión a lo largo de la superficie de falla supuesta.

Por lo que el factor de seguridad de la circunferencia propuesta se define como:

Calculo (ejemplo propuesto) Método a utilizar: Método Sueco – Casagrande En este método es necesario realizar tanteos para determinar el círculo crítico (elde menor factor de seguridad), Ejemplo Determinar el factor de seguridad de la superficie de falla propuesta en un talud de4 metros de altura, con una inclinación de 45º, utilizando el método sueco para un suelo puramente cohesivo con un peso volumétrico de 1.6 t/m2 y una cohesión de 2 t/m 2 Descomponiendo el segmento circular en cuatro figuras en que se determinen prácticamente sus áreas y sus centros de gravedad, BCD, ABD, ADF y FDE; se tiene

MOMENTO ACTUANTE (TABLA)

MOMENTO RESISTENCIA

FACTOR DE SEGURIDAD

Método de dovelas – Fellenius Este método es una variante del método sueco, en el cual se consideran con Cohesión y fricción, así como suelos estratificados o estructuras como presas de tierra de sección compuesta En este método también se considera una superficie de falla de tipo cilíndrica, la Cual Fellenius dividió en dovelas (rebanadas), el número de dovelas se determina a criterio del problema, procurando que nunca coincida la base de una dovela en dos tipos de suelo

Analizando las acciones en una dovela, se considera que se pueden despreciar las fuerzas normales y tangenciales, de confinamiento de las dovelas próximas, debido a que el mecanismo de falla de rotación de todas las dovelas se da al mismo tiempo.

Circulo de Fricción Los doctores Gilboy y A. Casagrande, desarrollaron un método para el análisis de la estabilidad de taludes en fallas de rotación de suelos homogéneos con cohesión y fricción, conocido como método del Círculo de fricción o Círculo ϕ, este método consiste en determinar el estado de equilibrio de un polígono de fuerzas en donde los vectores representan: el peso propio de la masa de suelo contenida en el círculo de falla, la reacción del suelo considerando la fricción y la cohesión del suelo.

Resolviendo el polígono de fuerzas, se puede determinar la magnitud de C, con lo que se puede determinar el valor de la cohesión necesaria Cn para lograr el equilibrio estático y compararla con la cohesión real del suelo c, para poder conocer el factor de seguridad de la superficie de falla propuesta.

Método Taylor Considerando que el en método del circulo de fricción los tres vectores que forman el polígono de fuerzas W, C y F, deben ser concurrentes (interceptarse en un punto), y la dirección de la fuerza F debe ser tangente al círculo ϕ. Taylor observa que existe un pequeño error (Terzaghi lo considera del lado de la seguridad) en cuanto al cálculo del radio del círculo ϕ, y propone un factores de ajuste K

El valor de K está en función del ángulo central AOB de la superficie de falla circular. .

Seguridad en taludes Bermas de estabilización Las bermas de estabilización se construyen al pie del talud para estabilizar taludes que puedan presentar fallas de rotación profundas. El peso de la berma contrarresta el momento volcante y reduce los esfuerzos de corte movilizados al aumentar la longitud de la superficie de deslizamiento.

Anclajes Los anclajes son miembros estructurales que aplican fuerzas de estabilización al talud. Consisten usualmente en barras de acero que se insertan más allá de la superficie de deslizamiento crítica.

Pendiente de talud Disminuir la pendiente del talud. Esta solución como prevención o corrección de fallas de taludes, es efectiva en suelos friccionantes y cohesivo friccionantes, si las condiciones físicas y económicas lo permiten, sin embargo en suelos cohesivos la ventaja de disminuir la pendiente, no garantiza un incremento significativo en la seguridad en cuanto a la estabilidad del talud.

CONCLUSION Podemos referir que en un talud existen diferentes tipos de característica sea de la roca, existencia de agua, vientos, etc por lo cual con estas características podremos escoger algunos de los diferentes tipos de métodos existente como lo es el de equilibrio limite y el de análisis, según sus características ya que dice que es puramente cohesivo (que es la atracción de partículas originada por la fuerza molecular y el agua) esto quiere decir que su cohesividad cambiara según su humedad. Según el problema, la cohesividad es alta por lo tanto el autor es coger es el método sueco no quiere referir que no podremos usar otro autor esto dependerá de las características de los de más doctores que aprecien para sacar la estabilidad con el factor de seguridad.